Regeneración personalizada de tejido óseo
Las principales limitaciones a la hora de diseñar de manera eficaz matrices bioactivas personalizadas que promuevan la regeneración tisular incluyen la interconexión de técnicas de imagen médica con el diseño asistido por ordenador (CAD) y la fabricación asistida por ordenador (CAM). El descubrimiento de nuevos materiales adecuados para generar matrices inductoras del crecimiento óseo y la producción sostenible de estas matrices personalizadas son otras dos cuestiones importantes a tener en cuenta. Los investigadores del proyecto BIO-SCAFFOLDS (Natural inorganic polymers and smart functionalized micro-units applied in customized rapid prototyping of bioactive scaffolds) desarrollaron técnicas y diferentes materiales novedosos necesarios para la producción de matrices de regeneración ósea. En BIO-SCAFFOLDS se logró emplear la bioimpresión en 3D de células generadoras de hueso a fin de encapsularlas en hidrogeles de alginato de polifosfato o biosílice. Asimismo, se incorporaron microunidades inteligentes de nanomateriales con microcanales para el transporte de nutrientes en las matrices. Finalmente, se emplearon técnicas rápidas de elaboración de prototipos como la síntesis aditiva y la síntesis sustractiva para la producción de matrices personalizadas mediante procesos CAD/CAM. El equipo logró producir por primera vez matrices morfogenéticamente activas que favorecían el crecimiento y la remodelación ósea, que a su vez son biocompatibles y biodegradables en las pruebas in vitro e in vivo realizadas. Un nuevo material de polifosfato de calcio permitió que las matrices bioimpresas tuvieran una solidez ajustable. Es más, las microunidades y las nanopartículas basadas en hidroxiapatita no requerían factores de crecimiento exógenos ni citoquinas para favorecer la remodelación ósea. Otro logro significativo del equipo de BIO-SCAFFOLDS fue el desarrollo de un sistema de imagen para planificar, implementar y monitorizar todo el proceso de colocación quirúrgica del implante. Este sistema incluye una interfaz de comunicación con servidores PACS de hospitales privados, un programa de modelización tridimensional basado en vóxeles, una aplicación CAD y formatos de archivos para procesos CAM. Además de la cartera de patentes existente, se han solicitado nuevas patentes. Los resultados fueron difundidos mediante treinta publicaciones en revistas científicas de gran prestigio, campus de verano, jornadas de trabajo, un libro sobre polímeros biomédicos inorgánicos y presentaciones en simposios y ferias de comercio nacionales e internacionales (véase también el artículo publicado en Horizon Magazine de la Comisión Europea el 2 de abril de 2014). El desarrollo de productos avanzados de reparación ósea constituye una prioridad de primer orden debido al aumento de la esperanza de vida de la población en los países desarrollados. El proyecto BIO-SCAFFOLDS ha demostrado la idoneidad y la biocompatibilidad de las matrices 3D revestidas con biosílice o polifosfato. Estos implantes personalizados podrían ayudar a curar fracturas óseas traumáticas u osteoporóticas y adaptarse además para su uso en aplicaciones dentales.
Palabras clave
Hueso, regeneración tisular, biomatrices, bioimpresión, biosílice, polifosfato